Datación por Núclidos Cosmogénicos

El Laboratorio de Datación por Núclidos Cosmogénicos es uno de los laboratorios de geocronología del CENIEH vinculado con la línea de investigación de Núclidos Cosmogénicos. Este método es capaz de medir las edades de exposición de la superficie, las tasas de erosión rocas, suelos y las edades de depósito de sedimentos. El Laboratorio ofrece la preparación completa de muestras de materiales geológicos/arqueológicos que contienen cuarzo para las mediciones de 10Be y 26Al a través de Espectrometría de Masas con Aceleradores (AMS). El laboratorio forma parte de las instalaciones singulares del CENIEH por lo que se puede acceder a través de las convocatorias de acceso competitivo a través de la Oficina de Usuario.

El Laboratorio de preparación de muestras cosmogénicas se encuentra junto al Laboratorio de Geología en el sótano -1. La sala está equipada con dos grandes campanas de extracción con una unidad de lavado que tiene capacidad para trabajar con ácidos concentrados y para la evaporación de ácido fluorhídrico (HF). Así mismo dispone de dos agitadores orbitales y un baño ultrasónico están equipados para procesos de extracción/purificación de cuarzo mediante la aplicación de un proceso de limpieza con ácido.

Laboratorio de Núclidos Cosmogénicos
Métodos

Los núclidos cosmogénicos son el producto de reacciones nucleares entre los rayos cósmicos y los elementos de la atmósfera y la litosfera de la Tierra. Su producción es función de la intensidad del campo geomagnético, los tiempos de exposición de la superficie y las tasas de erosión. Las edades de exposición de las superficies de rocas y sedimentos/suelo se pueden determinar en escalas de tiempo desde ~ 1000 años a varios millones de años. Tasas de erosión en un rango de ~ 0,1 mm/k.y. hasta 10,000 mm/k.y. son medibles en materiales geológicos que contienen cuarzo. Las mediciones de múltiples isótopos cosmogénicos en sedimentos, como terrazas fluviales y sedimentos de cuevas, también nos permiten calcular las edades de deposición del sedimento. Como tal, la datación de núclidos cosmogénicos se ha vuelto indispensable en las ciencias de la tierra, particularmente, en el campo de la geomorfología y la evolución del paisaje durante las últimas décadas.

Los núclidos más utilizados incluyen berilio-10 (10Be) y aluminio-26 (26Al). Ambos isótopos se producen dentro de la red de cuarzo a partir de oxígeno y silicio, respectivamente. El cuarzo está ampliamente disponible en el mundo, es químicamente resistente y su estructura cristalina simple lo que significa que las tasas de producción de 10Be y 26Al están bien definidas. 

Por lo tanto, la preparación de muestra requiere la extracción del cuarzo puro. El proceso incluye el aislamiento de cuarzo a través de técnicas físicas y químicas de separación de minerales, como la separación magnética, la separación de líquidos de alta densidad y la lixiviación ácida. El cuarzo extraído debe purificarse mediante el empleo de HF diluido. A continuación, se disuelve el cuarzo puro en HF concentrado. El berilio y el aluminio se aíslan de los cationes no deseados (por ejemplo, Fe, Ti) mediante cromatografía de intercambio de aniones y cationes. Los hidróxidos de Be y Al se precipitan mediante el control del pH y finalmente se calcinan a óxidos a 1000 ° C.

Los miligramos resultantes de óxidos de Be y Al se mezclan con niobio puro y polvo de plata, respectivamente, y se envasan en un portamuestras AMS. Las mediciones de los isótopos 10Be y 26Al se realizan en nuestras instalaciones colaboradoras de AMS.

 

Instalaciones y equipamiento

En el Laboratorio de Nucleidos Cosmogénicos del CENIEH se dispone de los siguientes procesos:

- Trituración y tamizado

- Separación magnética

- Separación de densidad de líquidos pesados ​​usando politungstato de sodio

- Aislamiento de cuarzo mediante grabado con agua regia y/o H2SiF6-HCl

- Purificación de cuarzo usando HF diluido (<5%) en agitador orbital

- Digestión de cuarzo en HF concentrado

- Vaporización HF para la eliminación de silicio y boro bajo campanas extractoras de gases

- Cromatografía de intercambio aniónico y catiónico para aislar Be y Al

- Precipitación de hidróxido de Be y Al mediante control de pH

- Oxidación a BeO y Al2O3 en horno maffle a 1000°C

 

Aplicaciones y Servicios

Las aplicaciones del método de datación por núclidos cosmogénicos incluyen:

- Datación de superficies de exposición de rocas y sedimentos con contenido en cuarzo para escalas temporales desde ~1000 años hasta ~4 millones de años (p ej., morrenas, fallas, deslizamientos de tierra, depósitos de inundación)

- Medidas de tasas de erosión en rocas/suelos o cuencas sedimentarias

- Datación de depósitos de enterramiento con contenido en cuarzo (por ejemplo en cavidades, ríos, terrazas marinas) con escalas de tiempo desde ~400,000 años a ~4 millones de años

Nuestros servicios incluyen:

- Consulta sobre el diseño de la investigación y la estrategia de muestreo

- Muestreo de campo conjunto

- Preparación de muestras para mediciones AMS 10Be y 26Al

- Reducción de datos AMS

- Cálculo de edades de exposición, tasas de erosión o edades de enterramiento según se requiera

- Modelado para la derivación de parámetros geomorfológicos según sea necesario (p. ej., tasas de incisión, tasas de deslizamiento de fallas escarpadas, tasas de sedimentación, etc.)

Última actualización: Mié, 03/30/2022 - 18:59